青海贵德县扎仓温泉特征及其开发利用.doc
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1、青海贵德县扎仓温泉特征及其开发利用方斌 , 周训 , 梁四海(中国地质大学 水资源与环境学院 , 北京 100083 )摘要 : 扎仓温泉位于青海省贵德县扎仓寺村 , 其开发利用至今已有 600 多年的历史 。温泉出露于断裂带交汇部位 , 地下热水矿化度为 1 3101 390 m g /L , 水化学类型属于 SO4C l2N a型 。研究结果表明 , 温泉的补给来源为大气降水 , 温泉 水年龄约 165 a。利用 SiO2温标法计算出热储温度为 136 , 估算热水循环深度为 1 385 m。温泉的天然放热量大于 11231014 J / a, 扎仓沟地区的地热资源量达 2107 1014
2、 J 以上 。热水宜直接用于供暖 、洗浴 、温室种植和养殖等。该地热田 深部尚有地热能潜力 。关键词 : 温泉 ; 地下热水 ; 水化学 ; 地热资源 ; 青海贵德中图分类号 : P31411文献标志码 : A文章编号 : 1000 - 8527 ( 2009 ) 01 - 0057 - 07Character istics and Utiliza tion of the Zhacang Hot Spr ings in Gu ide Coun ty, Q ingha iFAN G B in, ZHOU Xun, L IAN G Si2ha i( S chool of W a ter R eso
3、u rces and Environm en t, C h ina U n iversity of Geosciences, B eijing 100083, Ch ina )A b stra c t: The Zhacang ho t sp rings, loca ted nea r Zhacangsi in Gu ide Coun ty, Q ingha i, ha s a u tiliza tion h isto ryof abou t 600 yea rs. The occu rrence of the ho t sp rings is con tro lled by fau lts.
4、 The the rm a l groundwa te r ha s to ta l d isso lved so lid s of 1 , 310 - 1 , 390 m g /L , and is hyd rochem ica lly of SO4C l2N a typ e. Chem ica l ana lyse s ind i2ca te s tha t the ho t sp rings a re of m e teo ric o rigin and the re sidence tim e of ho t wa te r is 165 a. The temp e ra tu re
5、of the geo the rm a l re se rvo ir, wh ich is ca lcu la ted w ith the SiO2 geo the rmom e te r, is 136 . The the rm a l groundwa te ris e stim a ted to c ircu la te to a dep th of 1 , 385 m. The na tu ra l hea t d ischa rge of the ho t sp rings is mo re than 11231014 J / a and the geo the rm a l re
6、sou rce s in the Zhacanggou a rea is mo re than 2107 1014 J. The ho t wa te r is su itab le to d irec t u se of hea ting, ba th ing, greenhou se p lan ting and b reed ing. The geo the rm a l po ten tia l a lsoexists in the deep p a rt of the geo the rm a l fie ld.Key word s: ho t sp ring; the rm a l
7、 groundwa te r; hyd rochem istry; geo the rm a l re sou rce s; Gu ide Coun ty, Q ingha i扎仓温泉洗尘。明洪武十三年 ( 1381 年 ) 就有人在此定居 , 用温泉洗浴 , 以治疗疾病 。扎仓温泉被 称为“佛泉神水 ”, 至今已有 600 多年历史 , 比号称“天下第一汤 ”的云南安宁温泉的开发利用还早100年 1 。贵德地区地质调查工作始于 20 世纪 50 60年代 , 水文地质工作开展时间更晚 。1977 1979年青海省第二水文地质队开展了贵德地区地下热 水初步勘察工作 2 。 1982 年地质矿产
8、部青海省0 引言青藏高原上高温温泉为数众多 , 由于很多温泉地处偏远地区 , 这些宝贵的资源要么不为人知 道 , 要么罕有人至 , 绝大部分温泉的利用程度很 低。在这方面 , 扎仓温泉则具有得天独厚的优势 , 它地处青海省东部人口稠密区 , 位于贵德县城西南方向河西镇扎仓寺村 , 距县城直线距离约 10 km。据史书记载 , 唐朝金城公主进藏途中就曾在收稿日期 : 2008 212 218; 改回日期 : 2009 201 220; 责任编辑 : 楼亚儿。基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( 40572147 ) 。作者简介 : 方 斌 , 男 , 讲师 , 博士研究生 , 1973 年出生
9、 , 水文地质学专业 , 从事水文地质、工程地质、环境地质方面的研究 工作。Em a il: Fangb in cugb1edu1cn。桔黄色粉砂岩、泥岩夹泥灰岩 2 - 5 (图 1 ) 。周边906大队完成了新街幅 ( 1 200 000 ) 区域水文地质普查报告 3 。2005 年周小波等探讨了贵德县扎仓 地热田成因 , 建立了热储概念模型 , 认为热矿水 可能由黄河上游支流茫拉河补给 4 。2008 年郭万 成等对扎仓地热成井工艺和地热的合理开发利用 提出了一些看法 5 。本文分析了扎仓温泉的出露 条件和水化学特征 , 通过对地下热水进行 R a、R n放射性同位素测试和分析 , 探讨
10、与热水形成有关主要地层还有中三叠统 ( T ) , 岩性主要为砂岩、2砾岩 , 夹有泥岩 、灰岩 、千枚岩与板岩。花岗闪长岩 (2 ) 裂隙及构造破碎带为含水层 。中三叠统5( T2 )泥岩、板岩和新近系 (N ) 粉砂岩、泥岩构成 隔温盖层 。断裂破碎带构成热储构造。扎仓地区受河西系构造体系控制 , 地热田位于断裂交汇部位 2 (图 1 ) 。断裂主要有 2 组 : 一 组为北西 、北北西向压扭性逆断层 , 称为热光断 裂 ; 另一组为北东向张扭性正断层 , 称为扎仓断 裂。沿扎仓断裂带 , 地表可见落水洞状漏斗 , 可 见其透水较好 , 为导水断裂。压扭性热光断裂为 隔水构造 , 地下水沿
11、扎仓断裂径流遇其受阻 , 形 成上升泉 。112 温泉简况扎仓沟又称热水沟 、温泉沟、暖泉沟 , 扎仓 温泉沿其沟谷呈线状分布 (图 1 ) 。泉水汩汩涌出 ,稍有喷溅 。伴随气体和蒸汽的逸出 , 部分泉眼发出“咕咚 ”、“咕咚 ”的响声 。在长约 100 m 的沟谷的起源、循环深度和年龄等问题 ,量 , 并提出开发利用建议。1 温泉出露情况111 地质背景估算地热资源研究区位于塔里木 中朝板块的南部边缘 ,地处松潘 甘孜印支期褶皱系的青海南山冒地槽 带 6 - 7 。扎仓温泉出露于基岩山区前缘沟谷地带 ,沟谷两侧为不对称阶地 , 由第四系中更新统 (Qgl )2冰碛泥质漂砾层组成。西南出露有
12、燕山期花岗闪长岩 (2 )和中三叠统 ( T )砂板岩 , 大部地区被新52近系 ( N ) 碎屑岩所覆盖 , 其岩性主要为桔红色、 中有泉眼近 30处 , 单泉流量为 011 0129 L / s, 水第 1期方 斌等 : 青海贵德县扎仓温泉特征及其开发利用59温为 329315 , 温泉总流量为 8101510 L / s 2 - 5 。2 温泉的形成与演变211 水化学组分扎仓温泉水无色、透明 , 微有 H2 S气味 , 水化学类型属于 SO4C l2N a型。热水中含有多种对人 体有益的微量组分 , 如偏硅酸、偏硼酸、氟 、锶、 锂、镭等 。早在 1979 年就有研究者采集温泉水样 进
13、行水化学测试 2 , 作者于 2005 年 9 月 1 日采集 水样进行了详细测试。为了便于对比 , 现将温泉 不同时期的水化学分析结果列于表 1。可以看出 , 温泉水矿化度 ( TD S)为 1 310 1 390 m g /L , 阳离表 1 扎仓温泉的水化学成分 () )B / m g /LTa b le 1Hydrochem ica l com po s it ion s of the Zha can g ho tspr in g s (m g /L )01264C l子以 N a + 为主 , 阴离子以 SO2 - 、C l- 为主 , pH 值45061452710NO201009
14、48149 8190 , 为弱碱性水 , 总硬度为 149 m g /L ,属于软水 。此外 , 温泉水中 F - 质量浓度高 , 达 933 4+2 +m g /L 以上 , H2 SiO3 、L i 和 Sr 等也有较高的质1211412923F-量浓度。按照国家相关标准 , 扎仓温泉水中 , 仅2+1项指标超出饮用矿泉水标准限定值 ; H2 SiO3 、L i和 Sr2 + 共 3项指标符合饮用矿泉水标准 8 ; F- 、L i+共 2项指标满足医疗矿水标准 9 。有关资料显示 , 尽 管 F- 超标 , 但当地老百姓饮用此水 , 并未发现有明显地方病症状。相反 , 温泉水的医疗功效非常
15、明显 ,对皮肤病、关节炎、骨炎等有显著疗效 2 。将温泉 1979年测试的水化学成分与 2005 年相 比较 , 发现水化学演变呈现以下特点 : ( 1 )阳离子 变化显著 , 特别是 M g2 + 含量显著变小 , N a + 、 K+B rI注 : 1979 年采样数据据王鸿杰 , 引自 青海省贵德地区地下热水初步勘察报告 ( 1980 ) ; 2005 年采样数据为本次研究 ; 222 R n、226 R a的浓度单位为 B q /L。含量也有一定程度下降 ; ( 2 )阴离子除 I- 、HCO -表 2 扎仓温泉群部分单泉水温 、流量统计表Ta b le 2 D ischa rge s
16、 of the Zha can g ho t spr in g s3有所减少以外 , 其他阴离子变化幅度较小 ; ( 3 )其他化学成分及 TD S、pH 值变化很小。212 流量1978 年前后 , 青海省地质局第二水文地质工 程地质队统计了部分泉眼的流量与水温 , 扎仓温泉单泉流量 011 0129 L / s 2 (表 2 ) 。根据多年资 料 , 温泉总流量 810 1510 L / s 2 , 4 - 5 。沟内地热井施工完成以后 , 井口热水的温度达 93 , 孔口 自流量为 51366 L / s, 同时沟底温泉涌水量减小。213 水温扎仓温泉泉眼众多 , 温度不一 , 高温的处
17、于 沸腾状态 , 低的可直接洗浴。当地居民因地制宜利用热水 , 高温沸泉用来加工食品 , 如煮鸡蛋 ,较低温度的泉水则用来洗浴。根据前人资料 , 扎泉水最高温度不能完全代表地热流体温度 。即使在没有泉眼出露的地方 , 扎仓温泉泉区范围内地 表温度也达 3040 。214 补给来源 、循环深度与年龄贵德县位于青海省东部 , 属半干旱高原大陆 性气候 , 年平均气温 711 , 年降水量 251 559mm , 年蒸发量最高达 2 000 mm 6 。一般来说 , 大气降水入渗经深循环被加热后上升至地表而形成 温泉 , 热水温度主要靠地热增温来获得。张性的扎仓断裂既是热储带 , 也是热水通道 ,
18、有助于深32 2 , 4 - 5 。扎仓热仓温泉最高温 9315 , 最低矿泉出露标高为 2 500 m 左右 , 当地气压一般不高于 78 kPa 6 , 与其相对应水的沸点为 9 3 。所以泉编号水温 / 流量 / (L / s)泉编号水温 / 流量 / (L / s)1 32 01013 8715 01055 57 01029 81 010410 7015 010211 9315 010421 90 010424 84 010526 89 012927 89 0109水化学成 采样年份 分及指标1979 2005水化学成采样年份 分及指标1979 2005K + 2411 2912N a
19、 + 29510 39710Ca2 + 5610 4215M g2 + 015 1013NH +Fe2 + + Fe3 + 01004HCO - 1918 28113CO2 - 18103- 33319 33210SO2 -F - 815 910NO - 0105H SiO游离 CO 010L i + 2164Sr2 + 1131- 0 0105- 0107 0102Zn 01001Se 0A s 0103H g 01000 05Cd 01000 09HBO2 29105 3010A g 01000 8B a 01197C r ( 价 ) 01001Pb 01008 2M n 01002A l
20、 0101-H2 S 01008H PO 01023 0101 pH 819 8149TD S 1 310 1 39010 硬度 14910 暂时硬度 5310 碱度 5310 酸度 010222 R n 2135226 R a 0116210 - 4之间。蒸发量随地形的抬升而减少。黄河河谷地区年平均蒸发量 1 862 2 382 mm , 高山区小 于 1 000 mm , 蒸发量随海拔增升的递减梯度在 11510 - 4 118 10 - 4 之间 6 。显而易见 , 相对而 言 , 高山区的降水更容易有效地补给地下水。综合以上资料 , 可以判断扎仓温泉主要补给区为西 南方向高山区 , 热
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